(57)【要約】  内燃機関と共に使用されるためのプラズマヘッダーガスケットは、エンジン中のピストン形シリンダに対応するガスケット中の開口の周辺に配置されるプラズマ点火装置を含む。プラズマ点火装置は、燃焼効率を増加させるためにエンジンに合わせてプラズマイオン化場を生成する。【選択図】図２
2019526733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマヘッダーガスケットであって、プラズマヘッダーガスケットは：
エンジンブロック中のピストン形シリンダに対応する開口を有する基板と；
基板に関連する複数のトリウム合金導体と；
トリウム合金導体に電気的に接続されるスイッチ式プラズマ点火装置とを備え、
スイッチ式プラズマ点火装置は開口に配置されるプラズマ増幅器電極を有し、プラズマ増幅器電極は、トロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれ、かつトロイダル型プラズマエミッタ環から電気的に絶縁される半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される、プラズマヘッダーガスケット。
【請求項２】
基板は誘電体層を含み、トリウム合金導体は誘電体層の間に配置された導電性のトリウム合金回路トレースを含む、請求項１に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項３】
トリウム合金導体に電気的に接続されるスイッチングブロックをさらに含む、請求項１に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項４】
トリウム合金回路トレースが、スイッチ式プラズマ点火装置をスイッチングブロックに電気的に接続する、請求項３に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項５】
開口に関連し、かつ基板に関連する二次導体によってスイッチングブロックに電気的に接続されるプラズマ場センサをさらに含む、請求項３に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項６】
基板に関連し、かつスイッチングブロックに電気的に接続される複数の対のトリウム合金導体を含む、請求項３に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項７】
複数の対のトリウム合金導体のそれぞれ１つに電気的にそれぞれ接続される複数のスイッチ式プラズマ点火装置を含み、複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々が、開口内または開口に隣接して配置されたプラズマ増幅器電極を有し、各プラズマ増幅器電極が、トロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれ、かつトロイダル型プラズマエミッタ環から電気的に絶縁される半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される、請求項６に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項８】
基板がエンジンブロック中の複数のピストン形シリンダに対応する複数の開口を有する、請求項６に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項９】
複数の対のトリウム合金導体のそれぞれ１つに電気的にそれぞれ接続される複数のスイッチ式プラズマ点火装置を含み、複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、開口に配置されたプラズマ増幅器電極を有し、各プラズマ増幅器電極は、トロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれ、かつトロイダル型プラズマエミッタ環から電気的に絶縁される半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される、請求項８に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項１０】
複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々が、複数の対のトリウム合金導体のそれぞれ１つと一体となって電気的に接続される、請求項９に記載のプラズマヘッダーガスケット。
【請求項１１】
プラズマヘッダーガスケットシステムであって、プラズマヘッダーガスケットシステムは：
エンジンブロック中のピストン形シリンダに対応する開口を有する基板と；
基板に関連するトリウム合金導体と；
トリウム合金導体に電気的に接続されるスイッチ式プラズマ点火装置であって、スイッチ式プラズマ点火装置は開口に配置されるプラズマ増幅器電極を有し、プラズマ増幅器電極はトロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれ、かつトロイダル型プラズマエミッタ環から電気的に絶縁される半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される、スイッチ式プラズマ点火装置と；
基板上に配置され、かつトリウム合金導体に電気的に接続されるスイッチングブロックと；
スイッチングブロックに電気的に接続されるマイクロプロセッサ制御ユニットであって、ここで、マイクロプロセッサ制御ユニットは、ピストン形シリンダ中のピストンに合わせてスイッチ式プラズマ点火装置を点火するようにプログラムされる、マイクロプロセッサ制御ユニットと；
スイッチ式プラズマ点火装置に電気的に接続され、かつマイクロプロセッサ制御ユニットによって制御可能なプラズマ増幅器であって、ここで、プラズマ増幅器は、マイクロプロセッサ制御ユニットがスイッチ式プラズマ点火装置をスパークする時にスイッチ式プラズマ点火装置を介してプラズマイオン化場を生成する、プラズマ増幅器とを含む、
プラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１２】
基板が誘電体層を含み、対のトリウム合金導体が、誘電体層間に積層された導電性のトリウム合金回路トレースを含む、請求項１１に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１３】
トリウム合金回路トレースが、スイッチ式プラズマ点火装置をスイッチングブロックに電気的に接続する、請求項１２に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１４】
開口に関連し、かつスイッチングブロックに電気的に接続されるプラズマ場センサをさらに含む、請求項１１に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１５】
基板に関連し、かつスイッチングブロックに電気的に接続される複数の対のトリウム合金導体を含む、請求項１１に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１６】
複数の対のトリウム合金導体のそれぞれ１つに電気的にそれぞれ接続される複数のスイッチ式プラズマ点火装置を含み、複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、開口のそれぞれ１つに配置されるプラズマ増幅器電極を有し、各プラズマ増幅器電極は、トロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれ、かつトロイダル型プラズマエミッタ環から電気的に絶縁される半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される、請求項１５に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１７】
基板が複数の開口を有し、各開口は、エンジンブロック中の複数のピストン形シリンダの１つに対応する、請求項１５に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１８】
複数の対のトリウム合金導体の１つに電気的にそれぞれ接続される複数のスイッチ式プラズマ点火装置を含み、複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、複数の開口の１つに配置されるプラズマ増幅器電極を有し、各プラズマ増幅器電極は、トロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれ、かつトロイダル型プラズマエミッタ環から電気的に絶縁される半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される、請求項１７に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項１９】
複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、複数の対のトリウム合金導体のそれぞれ１つに一体となって電気的に接続される、請求項１８に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【請求項２０】
マイクロプロセッサ制御ユニットが、対応するピストン形シリンダにおいてプラズマ渦を作り出すために、特定の開口のまわりで連続して複数のスイッチ式プラズマ点火装置を点火するようにプログラムされる、請求項１９に記載のプラズマヘッダーガスケットシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、一般に、エンジンブロックとエンジンヘッダー間で使用されるためのガスケットに関する。ガスケットは、ピストン形シリンダに対応する開口部に配置された電極を含む。電極は、燃焼の効率を増加させるために、他の点火パラメータ、即ち、スパークプラグまたは圧縮に合わせてスパークする（ｓｐａｒｋ）。
【０００２】
標準の内燃（ＩＣ）機関の基本操作は、燃料または燃焼工程のタイプ、シリンダの量、および所望の使用／機能性に基づいて、幾らか変わる。ガソリンなどの特定のタイプの燃料は、燃焼を開始するためにスパークプラグからなどのスパークを必要とする。ディーゼルなどの他のタイプの燃料は、空気の温度を上げるために圧縮を必要とするだけであり、それが導入されたときにディーゼルの自然燃焼をもたらす。ディーゼルエンジンは、熱を加えて冷間時のディーゼルエンジン中の燃焼を開始するために、グロープラグを含む。エンジンはまた、数例を挙げると、バイオディーゼル、液体天然ガス、液化石油ガス、圧縮天然ガス、およびエタノールなどの、代替燃料を使用するように設計されてもよい。これらのタイプの燃料のすべての燃焼は、通常、燃焼後に幾つかの残留物、未燃焼の燃料、および他の成分を残す。
【０００３】
従来の２ストロークエンジンにおいて、オイルは、クランクケースに入る前に、燃料および空気と予め混合される。オイル／燃料／空気の混合物は、吸気中にピストンによって生成された真空により、クランクケースへと吸引される。オイル／燃料の混合物は、クランクケース中のシリンダ壁、クランクシャフト、およびコンロッド軸受に潤滑をもたらす。燃料は、その後、圧縮され、スパークプラグによって点火されて、燃料を燃やす。ピストンはその後、下方に押され、排気ガスは、ピストンが排気口を露出すると、シリンダから出ることが可能となる。ピストンの運動は、クランクケース中の残りのオイル／燃料を加圧し、追加の新しいオイル／燃料／空気がシリンダに突入するのを可能にし、それにより、同時に残りの排気ガスを排気口から押し出す。プロセス自体が繰り返されるにつれて、推進力によりピストンを圧縮行程に戻す。４ストロークエンジンにおいて、クランクシャフトおよびコンロッド軸受のオイル潤滑は、燃料／空気の混合物とは別である。ここで、クランクケースは主に空気とオイルで満たされる。別々のソースから燃料と空気を受け取って混合するのは吸気マニホールドである。吸気マニホールド中の燃料／空気の混合物は、燃焼チャンバへと吸引され、ここで、該混合物は、スパークプラグによって点火され、燃やされる。両方のタイプのエンジンは、燃料を燃焼するためにスパークを利用し、および燃焼チャンバ中に残留物、未燃焼の燃料および他の成分を残す。
【０００４】
したがって、ほとんどのタイプの燃料を燃やすほとんどのタイプのエンジンにおける燃焼効率を高めるための改善された点火システムが大いに必要とされている。そのような点火システムは、理想的に、改造設計用の既存の先行技術の点火システムと連動して機能する他に、独立型システムとして相手先商標製造会社（ｏｒｉｇｉｎａｌ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒｓ）に利用可能であろう。改善された点火システムは、内燃機関のエンジンとヘッダーブロックとの間で使い捨ての、およびガスケットのピストン形シリンダの開口に配置された電極を示す点火装置を有する、プラズマヘッダーガスケットを含まなければならない。マイクロプロセッサ制御ユニットおよびプラズマ増幅器は、プラズマイオン化場（１回の放電当たり２００アンペア以上を生成するプラズマイオン化場）を生成するために、先行技術の点火システムによって典型的に生成される点火を増大させる。本発明は、これらの必要性を満たし、さらに関連する利点を提供する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、先行技術のヘッダーガスケットに類似した、内燃機関のエンジンブロックとヘッダーブロックとの間に配置するために構成されたプラズマヘッダーガスケットに関する。プラズマヘッダーガスケットは、先行技術のヘッダーガスケットに類似した、内燃機関のエンジンブロック中のピストン形シリンダに対応する開口を有する積層基板を含む。１対のトリウム合金導体は基板と関連し、スイッチ式プラズマ点火装置に電気的に接続される。スイッチ式プラズマ点火装置は、開口に配置されたプラズマ増幅器電極を含み、プラズマ増幅器電極は、電気的に絶縁されたトロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれた半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環との間にプラズマ間隙が画定される。白金、ステンレススチール、他の貴金属、およびそれらの合金などの様々なタイプの電導性被覆材が、半球導体およびトロイダル型プラズマエミッタ環に適用されてもよい。
【０００６】
基板は誘電体層を含み、対のトリウム合金導体は、該誘電体層間に配置された導電性のトリウム合金導体回路トレースになっている。トリウム合金導体は、典型的な導体よりも自由に接続回路に自由電子を提供する。スイッチングブロックが、基板上に配置され、対のトリウム合金導体に電気的に接続されるのが好ましい。トリウム合金回路トレースは、スイッチ式プラズマ点火装置とスイッチングブロックを電気接続する。プラズマヘッダーガスケットはまた、開口と関連し、かつ基板と関連する二次導体によってスイッチングブロックに電気的に接続されるプラズマ場センサを含む。
【０００７】
プラズマヘッダーガスケットは、基板と関連し、かつスイッチングブロックに電気接続される複数の対のトリウム合金導体を含んでもよい。プラズマヘッダーガスケットはまた、それぞれが複数の対のトリウム合金導体の１つに電気的に接続される複数のスイッチ式プラズマ点火装置を含んでもよい。複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、開口に配置されたプラズマ増幅器電極を含み、プラズマ増幅器電極は電気的に絶縁されたトロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれた半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環の間にプラズマ間隙が画定される。
【０００８】
積層基板は複数の開口を有することができ、各開口はエンジンブロック中の複数のピストン形シリンダの１つに対応する。複数の開口および複数のスイッチ式プラズマ点火装置について、複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、複数の開口の１つに配置されたプラズマ増幅器電極を含み、プラズマ増幅器電極は電気的に絶縁されたトロイダル型プラズマエミッタ環に囲まれた半球導体を含み、半球導体とトロイダル型プラズマエミッタ環プラズマ間隙が画定される。そのような場合、複数のスイッチ式プラズマ点火装置の各々は、複数の対のトリウム合金導体のそれぞれの１つに一体となって電気的に接続される。
【０００９】
本発明のプラズマヘッダーガスケットシステムは、上述されるようなプラズマヘッダーガスケットを含み得、さらに、スイッチングブロックに電気的に接続される完全にプログラム可能なマイクロプロセッサ制御ユニットを含み得る。マイクロプロセッサ制御ユニットは、ピストン形シリンダ中のピストンに合わせてスイッチ式プラズマ点火装置を点火するように完全にプログラム可能である。スイッチ式プラズマ点火装置は、電極がマイクロプロセッサ制御ユニットによって制御可能であるプラズマ増幅器電極を含む。マイクロプロセッサ制御ユニットがスイッチ式プラズマ点火装置を点火する時、プラズマ増幅器電極は、スイッチ式プラズマ点火装置を介してプラズマイオン化場を生産する。マイクロプロセッサ制御ユニットは、対応するピストン形シリンダにおいて燃焼の渦を作り出すために、特定の開口のまわりで連続して複数のスイッチ式プラズマ点火装置を点火するようにプログラムされてもよい。
【００１０】
本発明の他の特徴と利点は、例として、本発明の原則を例証する添付の図面と共に、以下の詳細な記載から明白になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付図面は本発明を例証する。
【図１】進歩性のあるプラズマヘッダーガスケットを組込む内燃機関の周囲の分解斜視図である；
【図２】本発明のプラズマヘッダーガスケットの分解斜視図である；
【図３】円３で示される図２のクローズアップ図である；
【図４】本発明のプラズマヘッダーガスケットの回路トレースを有する積層体の１つの斜視図である；
【図５】円４で示されるエリアにおける図４のクローズアップ図である；
【図６】本発明の進歩性のあるプラズマヘッダーガスケットシステムの略図である；
【図７】本発明の進歩性のあるプラズマヘッダーガスケットシステムの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例証目的のために図で示されるように、プラズマヘッダーガスケットに関する本発明は、全般的に参照番号（１０）により参照される。図１では、プラズマヘッダーガスケット（１０）は、エンジンブロック（１２）とエンジンヘッダー（１４）との間に配置されるように例証される。プラズマヘッダーガスケット（１０）は、エンジンブロック（１２）における４本のピストン形シリンダ（１８）に対応する４つの開口（１６）を含み得る。図示されないが、当業者によって理解されるように、エンジンヘッダー（１４）中に対応するヘッダーシリンダーがある。プラズマヘッダーガスケット（１０）は、さらにエンジンブロック（１２）にエンジンヘッダー（１４）をしっかりと取り付けるコネクター（図示せず）を収容するための複数のボルト開口（２０）を含む。
【００１３】
図１はさらに、車両のエンジン室と車室との間に存在する防火壁（２２）を例証する。マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）が、好ましくは、防火壁（２２）に取り付けられ、プラズマヘッダーガスケット（１０）に電気的に接続される。点火コイル（２６）もエンジン室に含まれており、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）に電気的に接続される。これらの構成要素の相互接続は、以下により詳細に記載される。
【００１４】
図１に図示されたエンジンは、典型的なディーゼルエンジンを図示するように意図される。しかしながら、２ストロークエンジンまたは４ストロークエンジンであろうと、あるいは燃焼代替燃料、つまりいくつか例を挙げると、ガソリン、ディーゼル、バイオディーゼル、液体天然ガス、液化石油ガス、圧縮天然ガス、またはエタノールであろうと、本発明のプラズマヘッダーガスケット（１０）は他の種類の内燃機関と互換性があってもよい。プラズマ点火に関連するイオン化は、それに関連する電力の増加の規模のために、スパーク点火に関連するスパークよりも好ましい。
【００１５】
図２および図３は、本発明のプラズマヘッダーガスケット（１０）を例証する。プラズマヘッダーガスケット（１０）は、少なくとも上部積層体（２８）および下部積層体（３０）を含む積層構造である。対の導体（３２）は、上部積層体（２８）または下部積層体（３０）のいずれかに配置される。これらの対の導体（３２）は、典型的な電気接続において見られるように、正および負の電気通信経路を提供するように構成される。対の導体（３２）は、積層体（２８）および（３０）上に配置されたトリウム合金回路トレースを含む。トリウム合金は、トリウムの任意の既知の合金も含んでもよいが、トリウムタングステン合金またはトリウムで被覆されたタングステン導体が好ましい。トリウム合金導体（３２）は、典型的な導体よりも自由に接続回路に自由電子を提供する。
【００１６】
トリウムの２３２同位体が、核崩壊に関連する他の放出生成物のいずれの放出も示さずに自由電子（平方ｃｍ／秒当たり６．０２×１０１７）を連続的に放出するため、トリウムは、精細に制御された電子システムを伝播するデバイスにおける合金として有用である。進歩性のあるプラズマヘッダーガスケットにおいては、トリウム合金によって供給された自由電子は、デバイスによって出力される実際の電子の量を著しく増加させる。この増幅機能は、本発明を、類似の構造または用途の任意の既知のデバイスよりも機能的に優れたものにする。トリウム合金化した導体（Ｔｈｏｒｉｕｍ−ａｌｌｏｙｅｄ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）は、抵抗が非常に低い超高速スイッチングを可能にする。該材料は、残留電荷の持続性が事実上ゼロである、自由電子場の飽和を可能にする。
【００１７】
対のトリウム合金導体（３２）の１つの端部（３２ａ）は、開口（１６）に配置された、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）に接続される。図３のクローズアップで示されるように、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）は開口（１６）に配置された、周囲から延びるプラズマ増幅器電極（３６）を含む。プラズマ増幅器電極（３６）は、電気的に絶縁されたトロイダル型プラズマエミッタ環（３６ｂ）に取り囲まれた半球導体（３６ａ）を含み、半球導体（３６ａ）とトロイダル型プラズマエミッタ環（３６ｂ）の間にプラズマ間隙（３８）が画定される。対のトリウム合金導体（３２）の別の端部（３２ｂ）は、積層体（３０）の縁部（３０ａ）に延び、ここで、対のトリウム合金導体（３２）はスイッチングブロック（４０）に結合される。スイッチングブロック（４０）は、プラズマヘッダーガスケット（１０）を、以下により詳細に記載されるプラズマヘッダーガスケットシステムの他の構成要素に接続することを容易にする。スイッチ式プラズマ点火装置（３４）の構造は、米国特許第９，２３６，７１４号に記載されるものに類似しており、その全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１８】
半球導体（３６ａ）およびプラズマエミッタ環（３６ｂ）によって画定されるプラズマ間隙（３８）の構成は、幾何学的な構成要素と表面積構成要素の両方の関係を最適化する。プラズマ間隙（３８）は、およそ０．０３０インチ程度が好ましい。半球導体（３６ａ）の先端部は、プラズマエミッタ環（３６ｂ）の端部を越えておよそ０．０２０インチ突出するのが好ましい。半球導体（３６ａ）とプラズマエミッタ環（３６ｂ）との間の絶縁体（１４）は、環（３６ｂ）の露出面の０．０３０インチ内に位置している。湾曲した幾何学的セクションおよび密接に固定された絶縁体床と共に、材料のこの組み合わせは、ＮＡＳＣＡＲエンジンに見られ得る先行技術の高機能レーシング型のスパーク点火装置より少なくとも２５倍大きい導電性表面積を提供する。加えて、プラズマ増幅器電極（３６）のこの構成は、ピストンのヘッドへ向けてプラズマイオン化場をピストンチャンバに押し込む。そのようなプラズマ装置の増大した表面積の組み合わせは、典型的な４サイクルのガソリン燃焼内燃機関システムの下での同一の試験的応用において、先行技術の高機能スパークプラグと比較した時、燃焼効果および効率を６８％以上改善することが示されている。
【００１９】
組み合わせにおいて、スイッチングブロック（４０）およびマイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、プラズマ増幅器電極（３６）へ電気の高速デジタル制御切り替えを提供するように構成される。電気は、変圧器（図示せず）または知られているような他の類似の供給源によって供給され得る。スイッチングブロック（４０）は、最初は高いアンペア数であり、その後高電圧に切り替えられる電気パルスを出力する（「パルス切換」）。好ましくは、スイッチングブロック（４０）は、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）によって制御可能である。パルスの切り替えは、約２００ナノ秒の総パルス持続時間で、ディストリビュータモジュール（図示せず）からの出力を、最初は高アンプ数のパルス、即ち３０アンペアで約１３．５ボルトＤＣから、次に高電圧のパルス、即ち０．００３６アンペアで約５０，０００−７５，０００ボルトＤＣに変換する。パルスの切り替えの目的は、プラズマ増幅器電極（３６）を最大限に利用することである。
【００２０】
プラズマ増幅器電極（３６）が高いアンペア数（約２００ナノ秒の持続時間の方形波）の非常に速い（約５０ナノ秒）のハイライズのバースト（ｈｉｇｈ−ｒｉｓｅ  ｂｕｒｓｔ）でパルス化されると、空気と燃料の混合物は、生成プラズマイオン化場で個々のラジカルとイオンへと分子分離される。電荷のソースが終了した場合でさえ、プラズマイオン化場は持続する。ソース電荷が完全に終了する速度は、分子解離の効果に重要であり、そのため、スイッチングブロック（４０）は、プラズマイオン化場を点火フィールドへと非常に速く（約５０−１００ナノ秒）変換しなければならない。構成分子のラジカルおよび個々のイオンが未だ分離されたプラズマ状態にある一方、高電圧点火源の導入は、非常に効率的に酸化反応を刺激する役目を果たす。このことは、全体のフィールドが現在、プラズマにおける単一の点火点として作動するので、火炎前面なしで動作する。したがって、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）の動作は、最初にプラズマイオン化場を生成し、次に約２００ナノ秒の範囲内で点火フィールド生成する。
【００２１】
図４および図５は、プラズマヘッダーガスケット（１０）の下部積層体（３０）の代替的な実施形態を例証する。本実施形態では、プラズマヘッダーガスケットは、６つの開口（１６）を含む。先の実施形態では、プラズマヘッダーガスケット（１０）は、４つの開口（１６）を含んでいた。エンジンブロック（１２）にピストン形シリンダ（１８）が存在することもあるように、プラズマヘッダーガスケット（１０）が、任意数の開口（１６）とともに構成され得ることを、当業者は認識するだろう。したがって、１、２、３、４、６、８または任意数の開口（１６）を有するプラズマヘッダーガスケット（１０）が作り出されてもよい。
【００２２】
プラズマヘッダーガスケット（１０）中の各開口（１６）が、各開口（１６）中の４つのスイッチ式プラズマ点火装置（３４）とともに例証されることが分かるだろう。当業者は、任意の単一の開口（１６）に関連するスイッチ式プラズマ点火装置（３４）が、エンジンのサイズおよび／または構成が許す限り、１つ以上のスイッチ式プラズマ点火装置（３４）を含み得ることを認識するだろう。単一の開口（１６）が複数のスイッチ式プラズマ点火装置（３４）を含むときに、特定の開口（１６）に関連するスイッチ式プラズマ点火装置（３４）の各々は、好ましくは、単一の対のトリウム合金導体（３２）または複数の対のトリウム合金導体（３２）のいずれかによって、スイッチングブロック（４０）中の単一の端末に一体となって接続される。代替的に、単一の開口（１６）に関連する複数のスイッチ式プラズマ点火装置（３４）から実行される別の対のトリウム合金導体（３２）が、各々、スイッチングブロック（４０）中の別の端末に接続されてもよいが、好ましくは、エンジンピストンに合わせてほぼ同時にイオン化プラズマを形成するよう完全にプログラム可能なマイクロプロセッサ制御ユニット（２４）によって協調して制御される。さらに、単一の開口（１６）に関連する複数のスイッチ式プラズマ点火装置（３４）は、任意の予め決められた順序でイオン化プラズマを形成するようにプログラムされてもよい。例えば、単一の開口（１６）中の複数のスイッチ式プラズマ点火装置（３４）は、対応するピストン形シリンダ（１８）中にプラズマ渦を作り出すために、開口（１６）の周辺で連続してイオン化プラズマを形成するようにプログラムされてもよい。
【００２３】
図４および図５はさらに、各スイッチ式プラズマ点火装置（３４）のプラズマ間隙（３８）に近接して配置されるプラズマ場センサ（４２）を例証する。図５は、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）、半球導体（３６ａ）、電気的に絶縁されたトロイダル型プラズマエミッタ環（３６ｂ）、プラズマ間隙（３８）およびプラズマ場センサ（４２）をクローズアップで示す。プラズマ場センサ（４２）は、二次導体（４４）によってスイッチングブロック（４０）に接続される。プラズマ場センサ（４２）は、ピストン形シリンダ（１８）中のプラズマイオン化場の存在を検出し報告する。センサ（４２）は、プラズマ場の電子密度および他の特質を検知することができる。この情報を受信すると、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、さらに後に記載されるように、各プラズマ増幅器電極（３６）によって生成されたプラズマイオン化場を過少補償または過剰補償することによって燃焼特質を変調するようにプログラムすることができる。１つの開口（１６）につき、少なくとも１つのプラズマ場センサ（４２）があることが好ましい。特定のピストン形シリンダ（１８）中の温度または圧力を測定するために、温度センサおよび／または圧力センサなどの他のセンサが含まれてもよい。マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、これらの環境センサのすべてからのデータを取得するように構成されている。マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）はまた、エンジンのＲＰＭを認識するように、タコメーターセンサへの接続部を有してもよい。
【００２４】
図６は、４つのシリンダ開口を有する進歩性のあるプラズマヘッダーガスケット（１０）を組込むシステム（４６）を概略的に例証する。例証されるように、システム（４６）は、様々な数のピストン形シリンダを有するエンジン用に設計されてもよい。図７は、６つのシリンダのいずれかを有するシリンダブロック（１２）、および対応するエンジンヘッダー（１４）を有するシステム（４６）を代替的に例証する。プラズマヘッダーガスケット（１０）は、エンジンブロック（１２）中のシリンダ（１８）の数に応じて、対応する数の開口（１６）を有する。これらの代替的なプラズマヘッダーガスケット（１０）の実施形態は、システム（４６）の残部に対する同様の接続部を有する。
【００２５】
システム（４６）は、エンジン室の防火壁（２２）上またはその近くに取り付けられたマイクロプロセッサ制御ユニット（２４）を含む。マイクロプロセッサ制御ユニットは、好ましくは、動的なエンジン制御装置（ＥＣＵ）モジュール（４８）、動的な点火（ＩＧＮ）モジュール（５０）および代替燃料プロセッサ（５２）を含む。システム（４６）は、新しいエンジン、既存の点火システムと平行して機能する改造エンジン（ｒｅｔｒｏｆｉｔ）、または既存の点火システムの完全な代替としての改造エンジンに点火システムとして導入されてもよい。
【００２６】
既存のエンジンへの改造エンジンの場合、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、ＯＥＭ  ＥＣＵ（５４）、点火コイル（２６）、バッテリー（５６）、および適切な電気的アース（５８）を含む、既存の点火システムへとつなげられる。そのような改造システムでは、動的なＥＣＵモジュール（４８）および動的なＩＧＮモジュール（５０）は、既存の点火源、例えば、スパークプラグまたは圧縮に合わせてプラズマヘッダーガスケット（１０）上のスイッチ式プラズマ点火装置（３４）を点火するように、既存のＯＥＭ  ＥＣＵ（５４）および点火コイル（２６）と機能するようにプログラムされる。この構成の意図は、ピストン形シリンダ（１８）で生じる燃焼の効率を改善することである。
【００２７】
マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、その電気接続部（６０）を介してプラズマヘッダーガスケット（１０）からセンサデータを受信する。電気接続部（６０）は、データ接続部（６２）を含み、それによって、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、プラズマヘッダーガスケット（１０）およびその様々なセンサによって測定され得る、プラズマ場、温度、圧力、および／または他のパラメータのデータを受信する。ＲＰＭ接続部（６４）は、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）によるイオン化プラズマの形成をエンジンのタイミングと合わせる際のマイクロプロセッサ制御ユニット（２４）の助けとなるために、エンジン中の既存のタコメーターセンサからのデータを受信する。プラズマ接続部（６６）はスイッチングブロック（４０）に電導性を提供し、これは順に、対のトリウム合金導体（３２）を通ってスイッチ式プラズマ点火装置（３４）に渡される。
【００２８】
プラズマ接続部（６６）は、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）からの高圧電流を伝える。高圧電流は、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）のプラズマ間隙（３８）においてプラズマイオン化場を生成するように構成される。先行技術の点火システムは、典型的に、汎用の点火システムの場合にはおよそ１５ミリアンペア、または複合のスパーク放電点火システムの場合にはおよそ３０ミリアンペアのスパークを生成した。本発明のプラズマヘッダーガスケットシステム（４６）は、１回の放電当たりおよそ２００アンペアの電流（典型的な先行技術のスパーク点火システムの電流の１万倍を超える電流）を有するプラズマイオン化場を生成するように構成される。動的なＩＧＮモジュール（５０）は、点火システム（４６）によって供給された電流を増大させ、燃焼効率の増加をもたらすより大きなプラズマイオン化場を生成するように設計されたプラズマ回路を含んでいる、プラズマ電力モジュール（６８）を含む。
【００２９】
上記の通り、プラズマ場センサ（４２）は、ピストン形シリンダ（１８）中のプラズマ間隙（３８）の前でプラズマイオン化場の存在を検出する。プラズマ場センサ（４２）は、二次導体（４４）およびデータ接続部（６２）を介して信号をマイクロプロセッサ制御ユニット（２４）に送信する。マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）は、ピストン形シリンダ（１８）中のプラズマイオン化場の大きさを増大あるいは減少させるために、スイッチ式プラズマ点火装置（３４）中の放電電流を過剰補償または過少補償するように、プラズマ電力モジュール（６８）の出力を調節することができる。
【００３０】
前に示唆したように、進歩性のあるシステム（４６）は、あらゆるタイプの燃料を燃やす内燃機関、即ち、ガソリンまたはディーゼル、あるいは燃料の燃焼を必要とするあらゆる他のエンジン上に設置されてよい。システム（４６）は、ガソリンエンジンに設置される場合、確立されたピストンの点火順序に既存のディストリビュータおよび点火コイル（２６）を使用することができる。システム（４６）は、ディーゼルエンジン上に設置される場合、点火順序をマイクロプロセッサ制御ユニット（２４）へと予めプログラムすることによって、点火順序シミュレートする。休止タイミングなどの点火パラメータが、マイクロプロセッサ制御ユニット（２４）にプログラムされ得る。そのようなプログラミングによって、既存のディストリビュータまたはローターがシステム（４６）に結合されることなく、シミュレートされた点火順序が可能となる。
【００３１】
プラズマヘッダーガスケットシステム（４６）を加えることで、ディーゼルエンジンは、燃焼に圧縮を必要とするＶＳ燃焼に点火を必要とする他のタイプの燃料を燃やすように構成され得る。代替燃料プロセッサ（５２）は、これらの他のタイプの燃料での燃焼を開始するために必要なパラメータとともにプログラムされ得る。プラズマヘッダーガスケットシステム（４６）はまた、圧縮によって開始された燃焼に加えてディーゼル燃料をより完全に燃焼するのに十分な温度を有しているプラズマイオン化場を生成することができる。プラズマヘッダーガスケット（１０）の厚さは、様々なエンジンにおける圧縮比を変更するように調節されてもよい。既存のスパークプラグを備えるエンジンの場合、プラズマヘッダーガスケット（１０）は、既存のスパークプラグとともに、または既存のスパークプラグの代わりに設置されてもよい。プラズマヘッダーガスケット（１０）はまた、既存のエンジンをエンジン室から取り外すことなく、その上に設置されてもよい。プラズマヘッダーガスケット（１０）の設置中、エンジンヘッダー（１４）を取り外すおよび／または取り替えることしか必要とされないこともある。
【００３２】
プラズマヘッダーガスケット（１０）上にスイッチ式プラズマ点火装置（３４）を加えることで、ピストン形シリンダ（１８）中でよりクリーンな燃焼をもたらす追加の点火源が導入される。このよりクリーンな燃焼は、燃焼から生じる有害な排気を劇的に減少させる。この改善は、芝刈り機、送風機、船外機およびオートバイなどの、２ストロークエンジンにとって特に重要である。よりクリーンな燃焼はまた、排気システムを通過する燃焼からの微粒子を劇的に減少させる。
【００３３】
いくつかの実施形態は例示目的のために詳細に記載されているが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更を行ってもよい。したがって、本発明は添付の請求項による場合を除けば、限定されないものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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